RANCANG BANGUN KONVERTER KIT DUAL FUEL (LPG – SOLAR) UNTUK MESIN DIESEL KAPAL NELAYAN TRADISIONAL
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
RANCANG BANGUN KONVERTER KIT DUAL FUEL (LPG – SOLAR)
UNTUK MESIN DIESEL KAPAL NELAYAN TRADISIONAL
Ma’muri1*, Ari Kuncoro2, Susilo Wisnugroho3
Loka Perekayasaan Teknologi Kelautan, Balitbang KP
Jl. Ir. Soekarno No. 3 Wangi-Wangi, Wakatobi, Sulawesi Tenggara 93791
Email : [email protected]
ABSTRAK
Keterbatasan persediaan bahan bakar minyak (BBM), terutama solar untuk bahan bakar mesin
penggerak kapal nelayan skala kecil (tradisional), sering mengakibatkan terhambatnya operasional
melaut (penangkapan ikan) para nelayan tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu inovasi untuk
menghemat penggunaan solar dan pengembangannya dapat diaplikasikan pada mesin diesel penggerak
kapal nelayan. Salah satunya dengan memanfaatkan LPG (Liquified Petroleum Gas) sebagai bahan
bakar mesin diesel. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat sebuah konverter kit LPG
yang dapat digunakan pada mesin diesel penggerak kapal nelayan sehingga mesin tersebut dapat
beroperasi secara dual fuel (menggunakan bahan bakar solar dan LPG secara bersamaan). Perancangan
dan pembuatan konverter kit menggunakan metode pendekatan perekayasaan, dengan acuan mesin
diesel merek Dong-Feng tipe S-1115M. Hasilnya adalah sebuah konverter kit sistem membran yang
berbentuk silinder bertingkat dengan dimensi keseluruhan Ø80 x 60 mm, menggunakan housing dari
material aluminium alloy. Hasil pengujian di laboratorium menunjukkan bahwa laju aliran massa LPG
cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya kecepatan putaran mesin. Dan penghematan
konsumsi solarnya rata-rata 32,79%.
Kata kunci : solar, mesin diesel, konverter kit, LPG, dual fuel
ABSTRACT
The limited supply of fuel oil (BBM), particularly diesel fuel for the engine of the small-scale
fishing vessels (traditional), often resulting in delays in operations at sea (fishing) the fishermen.
Therefore, we need an innovation to conserve the use of diesel fuel and development can be applied to
the diesel engine driving a fishing boat. One of them is by using LPG (Liquefied Petroleum Gas) as a
fuel for diesel engines. The purpose of this study was to design and create an LPG converter kit that can
be used in diesel engines driving fishing boats so that the machine can operate in dual fuel (using diesel
fuel and LPG simultaneously). Design and manufacture of converter kit using engineering approach,
with reference to the brand diesel engines Dong-Feng type S-1115M. The result is a membrane system
converter kits with stratified cylindrical shaped, overall dimensions of Ø80 x 60 mm, the housing made
of aluminum alloy material. Results of laboratory tests showed that the mass flow rate of LPG tends to
increase with the engine rotation speed. The saving of diesel fuel consumption is about 32.79%.
Keywords : diesel fuel, diesel engine, converter kit, LPG, dual fuel
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
1
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
PENDAHULUAN
Pasokan bahan bakar minyak (BBM),
terutama solar, ke daerah pesisir di pulau-pulau
yang terpencil terkadang mengalami kendala
sehingga tidak jarang ketersediaan solar untuk
bahan bakar mesin kapal menjadi terbatas atau
bahkan langka. Kondisi ini sering membuat para
nelayan tradisional urung melaut karena
pembelian solar dibatasi jumlahnya dan tidak
sedikit yang menghentikan usaha penangkapan
ikannya untuk sementara waktu. Para nelayan
ini sangat tergantung kepada persediaan BBM di
daerahnya masing-masing. Dalam rangka
mengimplementasikan Peraturan Presiden RI
Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi
Nasional, Kementerian Kelautan dan Perikanan
(KKP) sedang menggiatkan pengembangan
sumber-sumber
energi
alternatif
untuk
mengurangi ketergantungan pada satu sumber
energi yaitu melalui program konversi BBM ke
BBG untuk kapal nelayan. Salah satu
sasarannya
adalah
kapal-kapal
nelayan
tradisional (skala kecil) yang menggunakan
mesin diesel sebagai penggeraknya. Jenis BBG
yang digunakan adalah LPG (Liquified
Petroleum Gas). Oleh karena itu, diperlukan
suatu inovasi untuk menghemat penggunaan
solar dan pengembangannya dapat diaplikasikan
pada mesin diesel penggerak kapal nelayan.
Ada 2 metode penggunaan LPG sebagai
bahan bakar untuk motor diesel yaitu pertama
merubah total mesin dengan mengurangi rasio
kompresi dan menambah busi pada ruang bakar,
dan yang kedua dengan menggunakan LPG dan
solar secara bersamaan (dual fuel). Penggunaan
metode yang pertama memang akan membuat
mesin bisa beroperasi dengan 100% LPG atau
tanpa solar sama sekali. Akan tetapi penggunaan
metode ini membutuhkan biaya besar dan harus
memperhatikan kondisi dari mesin yang akan
dirubah. Sedangkan penggunaan metode yang
kedua yaitu menggunakan LPG dan solar secara
bersamaan (dual fuel). Metodenya pun cukup
sederhana yaitu dengan memasukkan LPG ke
mesin untuk dicampur dan dikompresi bersama
dengan udara. Penggunaan metode ini akan
menghemat penggunaan solar lebih dari 25%.
Secara keseluruhan keuntungan penggunaan
LPG sebagai bahan bakar selain menghemat
solar dan suara mesin juga menjadi lebih tenang
(getaran berkurang), mesin lebih mudah
dihidupkan, asap hitam dan karbon dioksida
hasil pembakaran berkurang.
Jadi pada metode dual fuel, LPG tidak
menggantikan solar secara 100%. Metode ini
cukup sederhana tanpa harus merubah kondisi
mesin, hanya memerlukan sedikit modifikasi
pada saluran udara masuk (intake manifold)
yaitu membuat lubang untuk saluran masuk
LPG ke mesin. Selain itu, metode ini juga dapat
diterapkan secara fleksibel, artinya pada saat
ketersediaan solar di daerahnya melimpah para
nelayan bisa menggunakan solar 100% sebagai
bahan bakar mesin kapalnya sedangkan pada
saat ketersediaan solar terbatas para nelayan
bisa menerapkan sistem dual fuel ini dengan
menambahkan LPG. Untuk bisa menerapkan
metode dual fuel ini, diperlukan penambahan
alat yang disebut konverter kit.
Konverter Kit
Berdasarkan
Keputusan
Menteri
Perhubungan Nomor 64 Tahun 1993, konverter
kit adalah seluruh peralatan yang digunakan
pada sistem pemakaian BBG pada kendaraan
bermotor yang terdiri dari tangki dan
pengikatnya, pipa penyaluran, pengatur
(regulator), pencampur (mixer) serta peralatan
lainnya. Prinsip kerja konverter kit secara umum
adalah menyalurkan BBG ke dalam mesin. BBG
tersebut disimpan dalam tabung BBG pada
tekanan tinggi. Sebelum memasuki konveretr
kit, tekanan BBG tersebut terlalu tinggi.
Tekanan ini kemudian diturunkan oleh penurun
tekanan (regulator) yang merupakan bagian dari
dari konverter kit. Selanjutnya BBG dicampur
dengan udara oleh pencampur udara (mixer).
Berikutnya campuran BBG dan udara masuk ke
ruang bakar (Ehsan & Bhuiyan, 2009).
Mesin Diesel
Motor diesel atau mesin diesel merupakan
salah satu jenis motor bakar atau mesin
pembakaran dalam/internal combustion engine
(ICE) karena pengubahan tenaga kimia bahan
bakar menjadi tenaga mekanik dilaksanakan di
dalam mesin itu sendiri. Di dalam mesin diesel
terdapat silinder yang di dalamnya terdapat
piston yang bergerak bolak-balik (translasi). Di
dalam silinder itu terjadi pembakaran antara
bahan bakar solar dengan oksigen yang berasal
dari udara. Gas yang dihasilkan oleh proses
pembakaran mampu menggerakkan piston yang
dihubungkan dengan poros engkol (crank shaft)
oleh batang penggerak (connecting rod). Gerak
translasi yang terjadi pada piston menyebabkan
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
2
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya
gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak
bolak-balik piston (Heywood, 1998).
Perbedaan antara mesin bensin dan mesin
diesel terletak pada sistem penyalaan. Penyalaan
pada motor bensin terjadi karena loncatan bunga
api listrik yang dipercikan oleh busi atau juga
sering disebut juga spark ignition engine,
sedangkan pada motor diesel tidak ada
pengapian (ignition), penyalaan terjadi karena
kompresi yang tinggi di dalam silinder
kemudian bahan bakar diinjeksikan oleh nozzle
atau juga sering disebut compression ignition
engine.
Gambar 1. Penampang samping mesin diesel
(Sumber : BTMP – PUSPITEK)
Seperti halnya pada mesin bensin, mesin
diesel juga ada dua jenis, yaitu 4 langkah dan 2
langkah, tetapi yang banyak digunakan di
lapangan adalah jenis 4 langkah. Mesin diesel 4
langkah bekerja bila melakukan empat kali
gerakan (dua kali putaran engkol) menghasilkan
satu kali kerja.
Gambar 2. Siklus mesin diesel 4 langkah
(Heywood, 1998)
Secara skematik, prinsip kerja mesin diesel
4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Langkah hisap (suction stroke)
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA
(titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah),
katup masuk (intake valve) membuka dan
katup buang (exhaust valve) tertutup. Udara
mengalir masuk ke dalam silinder.
2. Langkah kompresi (compression stroke)
Pada langkah ini kedua katup menutup,
piston bergerak dari titik TMB ke TMA
menekan udara yang ada dalam silinder
sehingga tekanan dan temperaturnya naik.
50 sebelum mencapai TMA, bahan bakar
diinjeksikan melalui nozzle dalam tekanan
tinggi.
3. Langkah ekspansi (power stroke)
Karena injeksi bahan bakar ke dalam
silinder yang bertemperatur tinggi, bahan
bakar terbakar dan berekspansi menekan
piston untuk melakukan kerja sampai piston
mencapai TMB. Kedua katup tertutup pada
langkah ini.
4. Langkah buang (exhaust stroke)
Ketika piston hampir mencapai TMB, katub
buang terbuka, katub masuk tetap tertutup.
Ketika piston bergerak menuju TMA sisa
pembakaran terbuang keluar ruang bakar.
Akhir langkah ini adalah ketika piston
mencapai TMA. Siklus kemudian berulang
lagi (Heywood, 1998).
Diesel bahan bakar ganda atau Diesel Dual
Fuel (DDF) adalah mesin standar diesel yang
ditambahkan bahan bakar lain pada masukan
udaranya dan penyalaan bahan bakar dilakukan
oleh semprotan solar yang disebut pilot fuel.
Secara sederhana bahan bakar cair atau gas
dapat dimasukkan dengan membuat lubang pada
masukan udara (intake manifold) mesin diesel
(Heywood, 1998). Tergantung dari jenis bahan
bakar yang ditambahkan, apabila jenis
liquid/cair yang digunakan seperti ethanol atau
methanol maka perlu dibuatkan karburator
seperti pada mesin bensin atau dipompa dengan
tekanan tertentu dan dikabutkan saat masuk ke
saluran udara masuk mesin diesel (Karim,
1983). Sedangkan untuk bahan bakar gas tidak
diperlukan lagi karburator karena bahan bakar
gas sudah mempunyai tekanan sendiri (Mansour
et al, 2001).
Solar (Diesel Fuel)
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
3
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
Solar atau diesel umumnya digunakan
sebagai bahan bakar untuk pembakaran pada
mesin-mesin diesel, baik mesin kendaraan
bermotor maupun mesin-mesin industri. Solar
diperoleh dari proses distilasi minyak mentah
pada suhu 200-300°C. Sifat umum solar yaitu
tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan,
tidak mudah menguap pada temperatur normal,
memiliki kandungan sulfur yang lebih tinggi
bila dibanding dengan bensin dan kerosin.
Selain itu, solar juga memiliki titik nyala yang
jauh lebih tinggi, yakni antara antara 40-100°C.
Kualitas solar ditentukan berdasarkan
beberapa aspek meliputi; pembakarannya hanya
menimbulkan sedikit ketukan, mudah terbakar,
kekentalan,
kandungan
sulfur
(sekecil
mungkin), dan stabil (tidak berubah dalam segi
kualitas dan bentuk saat disimpan). Bahan bakar
ini dibedakan dari besarnya angka cetane, yaitu
angka
yang
menunjukkan
kemampuan
pembakaran serta kemampuan mengontrol
jumlah ketukan yang terjadi pada mesin.
Semakin tinggi angka cetane pada solar maka
semakin tinggi pula kualitas solar tersebut.
Umumnya, angka cetane pada solar yang
ditujukan sebagai bahan bakar mesin kendaraan
jauh lebih tinggi bila dibandingkan dengan
angka cetane pada solar untuk mesin-mesin
industri.
Liquified Petroleum Gas (LPG)
Secara umum, LPG merupakan salah satu
produk hasil penyulingan minyak mentah
berupa gas cair. Unsur utamanya berupa
hidrokarbon ringan, seperti propana (C 3H8),
butana (C4H10), serta terdapat juga sejumlah
kecil etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Dari
segi
penggunaannya,
LPG
umumnya
dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri dan
rumah tangga. Bahkan, saat ini sudah ada
kendaraan bermotor yang telah menggunakan
gas terutama LPG sebagai bahan bakarnya.
Namun perlu juga diketahui bahwa,
sebelum LPG dipasarkan telah terlebih dulu
ditambahkan zat pembau (penambah bau) yaitu
senyawa merkaptan (ethyl mercaptan). Tujuan
penambahan senyawa merkaptan ini adalah
untuk mempermudah konsumen menyadari
apabila terjadi kebocoran gas. Jadi, bila tidak
ditambahkan zat tersebut maka akan sangat
beresiko menimbulkan bahaya, karena sifat dari
gas ini bila terlepas ke udara akan mudah
menyebar dan mudah terbakar.
Menurut spesifikasinya, LPG dibagi
menjadi 3 jenis yaitu LPG Campuran
(komposisi propana : 70-80%, butana : 2030%), LPG Propana (komposisi propana : 95%)
dan LPG Butana (komposisi butana : 97,5%).
Jenis LPG yang dipasarkan Pertamina adalah
LPG Campuran.
METODE
Metode yang digunakan pada penelitian ini
adalah pendekatan perekayasaan yang meliputi
perancangan dan pembuatan prototipe konverter
kit sistem membran serta melakukan pengujian
skala laboratorium terhadap konverter kit yang
telah dibuat untuk mengukur variabel yang telah
ditentukan.
Alat dan bahan yang digunakan dalam
pengujian :
Mesin diesel merk Dong-Feng tipe S1115M,
Tabung LPG ukuran 3kg (kondisi masih
terisi penuh),
Regulator LPG tekanan tinggi,
Katup pengatur aliran LPG,
Bahan bakar solar,
Konverter kit yang telah dibuat,
Selang gas,
Bejana ukur untuk menakar/mengukur
volume solar,
Digital timing tester untuk mengukur
putaran mesin,
Timbangan digital untuk mengukur berat
tabung LPG,
Stop-watch (pada HP) untuk mengukur
lamanya waktu pengujian/pengambilan data.
Skematik instalasi pengujiannya adalah
sebagai berikut :
Gambar 3. Skematik instalasi pengujian
konverter kit
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
4
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil rancangan konverter kit yang akan
dibuat adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Laju aliran solar (tanpa konverter kit,
solar 100%)
Putaran mesin Laju aliran solar
No.
(rpm)
(liter/jam)
1
1000
0,55
2
1200
0,69
3
1400
0,83
4
1600
0,97
Tabel 2. Laju aliran solar dan LPG (dengan
konverter kit, dual fuel)
Putaran Laju aliran bahan bakar
No.
mesin
Solar
LPG
(rpm)
(liter/jam)
(kg/jam)
1
1000
0,39
0,45
2
1200
0,47
0,52
3
1400
0,53
0,64
4
1600
0,64
0,80
(a) Detail ukuran
(b) Pandangan isometrik
Pembahasan
Pada pembuatan prototipe konverter kit,
material untuk housing dipilih menggunakan
alumunium alloy karena material ini tahan
terhadap karat dan mudah untuk diproses
machining. Konverter kit ini nantinya akan
diaplikasikan pada mesin diesel kapal nelayan
yang kondisinya selalu berhubungan dengan
lingkungan laut (kadar salinitas tinggi) sehingga
material yang digunakan harus tahan terhadap
karat. Secara keseluruhan, dimensi prototipe
konverter kit yang dibuat adalah sesuai hasil
rancangan sebelumnya yaitu berbentuk silinder
bertingkat dengan diameter 80 mm dan panjang
60 mm.
Gambar 4. Rancangan konverter kit
Hasil pengujian konverter kit di
laboratorium menggunakan bahan bakar solar
dan LPG berupa putaran mesin (rpm), waktu
penggunaan bahan bakar solar tiap 50cc serta
berat tabung gas sebelum dan sesudah proses
pengujian. Waktu penggunaan bahan bakar solar
tiap 50cc kemudian dikonversi ke dalam satuan
liter/jam sedangkan hasil bagi antara selisih
berat tabung LPG sebelum dan sesudah proses
pengujian/ pengambilan data dengan lamanya
waktu pengujian dikonversi ke dalam satuan
kg/jam.
Pengujian dilakukan dengan dua kondisi
yaitu dengan menggunakan solar 100% dan
dengan sistem dual fuel (solar-LPG).
Gambar 5. Konverter kit yang telah dibuat
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
5
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
Gambar 6. Bagian-bagian pada konverter kit
Berdasarkan Gambar 6 dan 7, prinsip kerja
konverter kit yang telah dibuat dapat dijelaskan
sebagai berikut :
Saluran vakum dihubungkan dengan selang
gas ke intake manifold mesin diesel, di area
dekat dengan filter udara inlet. Pada saat
langkah hisap, udara dari luar akan terhisap
masuk ke dalam intake manifold. Pada saat
yang bersamaan, daya hisap dari mesin ini
juga akan mengakibatkan membran di
dalam katup vakum mengalami hisapan
sehingga pegas akan berdefleksi ke arah
datangnya hisapan tersebut.
Saluran inlet dihubungkan dengan selang
gas ke regulator LPG pada tabung LPG.
Pada saat saluran outlet pada konverter kit
terbuka, LPG yang sebelumnya sudah
mengisi ruang kosong pada konverter kit
akan mengalir melalui saluran outlet ini.
Saluran outlet dihubungkan dengan selang
gas ke intake manifold mesin diesel, di area
dekat dengan ruang bakar. LPG yang keluar
melalui saluran outlet konverter kit akan
bercampur dengan udara di area intake
manifold dekat ruang bakar. Kemudian
udara yang sudah bercampur dengan LPG
ini masuk ke dalam ruang bakar.
Jadi proses masuknya LPG ke dalam ruang
bakar mesin diesel bersamaan dengan
masuknya udara pada saat langkah hisap.
Setelah langkah hisap selesai, pegas di
dalam katup vakum pada konverter kit akan
kembali ke posisi awal sehingga lengan
membran juga akan kembali pada posisinya
yaitu menutup saluran outlet.
Berdasarkan data-data hasil pengujian
konverter kit di laboratorium, diperoleh grafik
sebagai berikut :
Gambar 8. Grafik hubungan putaran mesin
dengan laju aliran LPG
Gambar 7. Instalasi konverter kit pada mesin
diesel
Terjadinya hisapan terhadap membran ini
akan menggerakkan lengan membran
sehingga saluran outlet akan terbuka.
Dari grafik pada Gambar 8, terlihat bahwa
laju aliran LPG yang masuk ke intake manifold
semakin
meningkat
seiring
dengan
bertambahnya kecepatan putaran mesin. LPG
masuk ke dalam intake manifold bersama-sama
dengan masuknya udara. Pada langkah hisap,
piston akan bergerak dari titik mati atas (TMA)
ke titik mati bawah (TMB) sehingga ruang
pembakaran akan menjadi vakum karena
volumenya semakin besar akibat pergerakan
piston tersebut. Selain itu, katup masuk (intake
valve) juga terbuka sehingga udara dapat
terhisap mengalir melalui intake manifold
masuk ke dalam ruang pembakaran. LPG masuk
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
6
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
bersama udara melalui lubang naple pada intake
manifold. Semakin tinggi putaran mesin, maka
semakin tinggi frekuensi piston dalam
melakukan langkah hisap sehingga semakin
besar juga kuantitas atau laju aliran udara yang
masuk ke dalam mesin setiap satuan waktunya.
Begitu juga halnya dengan kuantitas atau laju
aliran LPG yang masuk bersama dengan udara.
Gambar 9. Grafik hubungan putaran mesin
dengan laju aliran solar
Dari grafik pada Gambar 9, terlihat bahwa
laju aliran bahan bakar solar semakin meningkat
seiring dengan bertambahnya kecepatan putaran
mesin. Dan konsumsi bahan bakar solar pada
saat menggunakan konverter kit (dual fuel) lebih
sedikit daripada tidak menggunakan konverter
kit (solar 100%). Hal ini menunjukkan bahwa
dengan penggunaan konverter kit untuk sistem
dual fuel mesin diesel dapat menghemat
konsumsi bahan bakar solar. Adapun besarnya
prosentase penghematan bahan bakar solar yang
diperoleh dalam pengujian konverter kit untuk
sistem dual fuel mesin diesel adalah sebagai
berikut :
Dari grafik pada Gambar 10, terlihat bahwa
prosentase penghematan bahan bakar solar pada
saat menggunakan konverter kit untuk sistem
dual fuel mesin diesel yang tertinggi diperoleh
pada saat putaran mesin 1400rpm. Dari empat
variasi kecepatan putaran mesin yang diujikan
skala laboratorium, rata-rata penghematan bahan
solarnya adalah sekitar 32,79%.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Konverter kit yang telah dibuat dalam
kegiatan penelitian/perekayasaan ini berbentuk
silinder bertingkat dengan dimensi total Ø80 x
60 cm. Material housing-nya menggunakan
alumunium alloy dengan tujuan agar tahan
terhadap korosi karena konverter kit ini
ditujukan untuk penerapan pada mesin kapal
nelayan yang selalu bersinggungan dengan
lingkungan air laut.
Dari hasil pengujian skala laboratorium
menunjukkan bahwa konverter kit yang telah
dibuat dapat berfungsi dengan baik dan mampu
mengalirkan LPG ke dalam mesin melalui
intake manifold. Laju aliran LPG cenderung
meningkat seiring dengan kenaikan kecepatan
putaran mesin. Dengan penerapan konverter kit
ini, dapat menghemat konsumsi bahan bakar
solar sekitar 32,79%.
Saran
Apabila
konverter
kit
ini
akan
diaplikasikan pada mesin diesel kapal nelayan
tradisional, nelayan tersebut perlu menyiapkan
baut M8 (diameter ulir 8 mm) untuk menutup
lubang bekas naple pada intake manifold pada
saat tidak menggunakan sistem dual fuel.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Loka Perekayasaan
Teknologi Kelautan (LPTK) Balitbang KP,
Kementerian Kelautan dan Perikanan yang telah
mendanai kegiatan penelitian atau perekayasaan
ini menggunakan DIPA LPTK Tahun Anggaran
2015. Ucapan terima kasih juga ditujukan
kepada rekan-rekan perekayasa dan teknisi
litkayasa di LPTK yang telah membantu dalam
perancangan, pembuatan dan pengujian
konverter kit ini.
Gambar 10. Grafik hubungan putaran mesin
dengan prosentase penghematan
solar
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
7
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W., & Tsuda, K. 1993. Motor
Diesel Putaran Tinggi. Jakarta: PT.
Pradaya Paramita.
Ehsan, Md. & Bhuiyan, S. 2009. Dual-Fuel
Performance af A Small Diesel Engine for
Applications With Less Frequent Load
Variations. International Journal of
Mechanical & Mechatronics Engineering
9(10).
Heywood, J.B. 1998. Internal Combustion
Engine
Fundamentals.
Singapore:
McGraw-Hill Inc.
Jaelani, A. 2010. Pengaruh Penambahan LPG
sebagai Bahan Bakar Ganda (Dual-Fuel)
pada Mesin Diesel Jiandong (JD185NL)
Type Direct Injection Generator Satu
Silinder Terhadap Kinerja Mesin. Diambil
dari
http://digilib.mercubuana.ac.id/
manager/n!@file_skripsi/Isi218918955782
9.pdf
Karim, G.A., & Burn, K.S. 1980. The Dual-Fuel
Engine of The Compression Ignition Type –
Prospects, Problems and Solutions – A
Review. SAE Paper 831073.
Keputusan Menteri Perhubungan Nomor 64
Tahun
1993,
Persyaratan
Teknis
Pemakaian Bahan Bakar Gas Pada
Kendaraan Bermotor.
Mansour, C., Bounif, A., Aris, A., & Gaillard, F.
2001. Gas-Diesel (Dual-Fuel) Modeling in
Diesel Engine Environment. International
Journal Thermodynamics Science 40.
Mulyatno, I.P., Sisworo, S.J., & Panuntun, D.S.
2013. Kajian Teknis dan Ekonomis
Penggunaan Dual Fuel System (LPGSolar) pada Mesin Diesel Kapal Nelayan
Tradisional. Semarang: ejournal UNDIP
10(2). Diambil dari http://ejournal.undip.
ac.id/index.php/kapal/article/view/5124
Peraturan Presiden RI Nomor 5 Tahun 2006,
Kebijakan Energi Nasional.
Perbedaan Motor Bensin Dengan Motor Diesel.
2015. Diambil dari https://www.scribd.
com/doc/270876673/Perbedaan-MotorBensin-Dengan-Motor-Diesel
Produk Hasil Olahan Minyak Bumi. 2014.
Diambil dari http://www.prosesindustri.
com/2014/12/hasil-olahan-minyak-bumi.
Html
Sato, T. G., & Sugiarto, N. 1992. Menggambar
Mesin (Cetakan Kelima). Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.
Utari, T. 2014. LPG Merupakan Bahan Bakar
Berupa Gas Yang Dicairkan (Liquified
Petroleum
Gasses).
Diambil
dari
https://www.scribd.com/doc/212386081/LP
G-Merupakan-Bahan-Bakar-Berupa-GasYang-Dicairkan
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
8
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
RANCANG BANGUN KONVERTER KIT DUAL FUEL (LPG – SOLAR)
UNTUK MESIN DIESEL KAPAL NELAYAN TRADISIONAL
Ma’muri1*, Ari Kuncoro2, Susilo Wisnugroho3
Loka Perekayasaan Teknologi Kelautan, Balitbang KP
Jl. Ir. Soekarno No. 3 Wangi-Wangi, Wakatobi, Sulawesi Tenggara 93791
Email : [email protected]
ABSTRAK
Keterbatasan persediaan bahan bakar minyak (BBM), terutama solar untuk bahan bakar mesin
penggerak kapal nelayan skala kecil (tradisional), sering mengakibatkan terhambatnya operasional
melaut (penangkapan ikan) para nelayan tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu inovasi untuk
menghemat penggunaan solar dan pengembangannya dapat diaplikasikan pada mesin diesel penggerak
kapal nelayan. Salah satunya dengan memanfaatkan LPG (Liquified Petroleum Gas) sebagai bahan
bakar mesin diesel. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat sebuah konverter kit LPG
yang dapat digunakan pada mesin diesel penggerak kapal nelayan sehingga mesin tersebut dapat
beroperasi secara dual fuel (menggunakan bahan bakar solar dan LPG secara bersamaan). Perancangan
dan pembuatan konverter kit menggunakan metode pendekatan perekayasaan, dengan acuan mesin
diesel merek Dong-Feng tipe S-1115M. Hasilnya adalah sebuah konverter kit sistem membran yang
berbentuk silinder bertingkat dengan dimensi keseluruhan Ø80 x 60 mm, menggunakan housing dari
material aluminium alloy. Hasil pengujian di laboratorium menunjukkan bahwa laju aliran massa LPG
cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya kecepatan putaran mesin. Dan penghematan
konsumsi solarnya rata-rata 32,79%.
Kata kunci : solar, mesin diesel, konverter kit, LPG, dual fuel
ABSTRACT
The limited supply of fuel oil (BBM), particularly diesel fuel for the engine of the small-scale
fishing vessels (traditional), often resulting in delays in operations at sea (fishing) the fishermen.
Therefore, we need an innovation to conserve the use of diesel fuel and development can be applied to
the diesel engine driving a fishing boat. One of them is by using LPG (Liquefied Petroleum Gas) as a
fuel for diesel engines. The purpose of this study was to design and create an LPG converter kit that can
be used in diesel engines driving fishing boats so that the machine can operate in dual fuel (using diesel
fuel and LPG simultaneously). Design and manufacture of converter kit using engineering approach,
with reference to the brand diesel engines Dong-Feng type S-1115M. The result is a membrane system
converter kits with stratified cylindrical shaped, overall dimensions of Ø80 x 60 mm, the housing made
of aluminum alloy material. Results of laboratory tests showed that the mass flow rate of LPG tends to
increase with the engine rotation speed. The saving of diesel fuel consumption is about 32.79%.
Keywords : diesel fuel, diesel engine, converter kit, LPG, dual fuel
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
1
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
PENDAHULUAN
Pasokan bahan bakar minyak (BBM),
terutama solar, ke daerah pesisir di pulau-pulau
yang terpencil terkadang mengalami kendala
sehingga tidak jarang ketersediaan solar untuk
bahan bakar mesin kapal menjadi terbatas atau
bahkan langka. Kondisi ini sering membuat para
nelayan tradisional urung melaut karena
pembelian solar dibatasi jumlahnya dan tidak
sedikit yang menghentikan usaha penangkapan
ikannya untuk sementara waktu. Para nelayan
ini sangat tergantung kepada persediaan BBM di
daerahnya masing-masing. Dalam rangka
mengimplementasikan Peraturan Presiden RI
Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi
Nasional, Kementerian Kelautan dan Perikanan
(KKP) sedang menggiatkan pengembangan
sumber-sumber
energi
alternatif
untuk
mengurangi ketergantungan pada satu sumber
energi yaitu melalui program konversi BBM ke
BBG untuk kapal nelayan. Salah satu
sasarannya
adalah
kapal-kapal
nelayan
tradisional (skala kecil) yang menggunakan
mesin diesel sebagai penggeraknya. Jenis BBG
yang digunakan adalah LPG (Liquified
Petroleum Gas). Oleh karena itu, diperlukan
suatu inovasi untuk menghemat penggunaan
solar dan pengembangannya dapat diaplikasikan
pada mesin diesel penggerak kapal nelayan.
Ada 2 metode penggunaan LPG sebagai
bahan bakar untuk motor diesel yaitu pertama
merubah total mesin dengan mengurangi rasio
kompresi dan menambah busi pada ruang bakar,
dan yang kedua dengan menggunakan LPG dan
solar secara bersamaan (dual fuel). Penggunaan
metode yang pertama memang akan membuat
mesin bisa beroperasi dengan 100% LPG atau
tanpa solar sama sekali. Akan tetapi penggunaan
metode ini membutuhkan biaya besar dan harus
memperhatikan kondisi dari mesin yang akan
dirubah. Sedangkan penggunaan metode yang
kedua yaitu menggunakan LPG dan solar secara
bersamaan (dual fuel). Metodenya pun cukup
sederhana yaitu dengan memasukkan LPG ke
mesin untuk dicampur dan dikompresi bersama
dengan udara. Penggunaan metode ini akan
menghemat penggunaan solar lebih dari 25%.
Secara keseluruhan keuntungan penggunaan
LPG sebagai bahan bakar selain menghemat
solar dan suara mesin juga menjadi lebih tenang
(getaran berkurang), mesin lebih mudah
dihidupkan, asap hitam dan karbon dioksida
hasil pembakaran berkurang.
Jadi pada metode dual fuel, LPG tidak
menggantikan solar secara 100%. Metode ini
cukup sederhana tanpa harus merubah kondisi
mesin, hanya memerlukan sedikit modifikasi
pada saluran udara masuk (intake manifold)
yaitu membuat lubang untuk saluran masuk
LPG ke mesin. Selain itu, metode ini juga dapat
diterapkan secara fleksibel, artinya pada saat
ketersediaan solar di daerahnya melimpah para
nelayan bisa menggunakan solar 100% sebagai
bahan bakar mesin kapalnya sedangkan pada
saat ketersediaan solar terbatas para nelayan
bisa menerapkan sistem dual fuel ini dengan
menambahkan LPG. Untuk bisa menerapkan
metode dual fuel ini, diperlukan penambahan
alat yang disebut konverter kit.
Konverter Kit
Berdasarkan
Keputusan
Menteri
Perhubungan Nomor 64 Tahun 1993, konverter
kit adalah seluruh peralatan yang digunakan
pada sistem pemakaian BBG pada kendaraan
bermotor yang terdiri dari tangki dan
pengikatnya, pipa penyaluran, pengatur
(regulator), pencampur (mixer) serta peralatan
lainnya. Prinsip kerja konverter kit secara umum
adalah menyalurkan BBG ke dalam mesin. BBG
tersebut disimpan dalam tabung BBG pada
tekanan tinggi. Sebelum memasuki konveretr
kit, tekanan BBG tersebut terlalu tinggi.
Tekanan ini kemudian diturunkan oleh penurun
tekanan (regulator) yang merupakan bagian dari
dari konverter kit. Selanjutnya BBG dicampur
dengan udara oleh pencampur udara (mixer).
Berikutnya campuran BBG dan udara masuk ke
ruang bakar (Ehsan & Bhuiyan, 2009).
Mesin Diesel
Motor diesel atau mesin diesel merupakan
salah satu jenis motor bakar atau mesin
pembakaran dalam/internal combustion engine
(ICE) karena pengubahan tenaga kimia bahan
bakar menjadi tenaga mekanik dilaksanakan di
dalam mesin itu sendiri. Di dalam mesin diesel
terdapat silinder yang di dalamnya terdapat
piston yang bergerak bolak-balik (translasi). Di
dalam silinder itu terjadi pembakaran antara
bahan bakar solar dengan oksigen yang berasal
dari udara. Gas yang dihasilkan oleh proses
pembakaran mampu menggerakkan piston yang
dihubungkan dengan poros engkol (crank shaft)
oleh batang penggerak (connecting rod). Gerak
translasi yang terjadi pada piston menyebabkan
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
2
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya
gerak rotasi tersebut mengakibatkan gerak
bolak-balik piston (Heywood, 1998).
Perbedaan antara mesin bensin dan mesin
diesel terletak pada sistem penyalaan. Penyalaan
pada motor bensin terjadi karena loncatan bunga
api listrik yang dipercikan oleh busi atau juga
sering disebut juga spark ignition engine,
sedangkan pada motor diesel tidak ada
pengapian (ignition), penyalaan terjadi karena
kompresi yang tinggi di dalam silinder
kemudian bahan bakar diinjeksikan oleh nozzle
atau juga sering disebut compression ignition
engine.
Gambar 1. Penampang samping mesin diesel
(Sumber : BTMP – PUSPITEK)
Seperti halnya pada mesin bensin, mesin
diesel juga ada dua jenis, yaitu 4 langkah dan 2
langkah, tetapi yang banyak digunakan di
lapangan adalah jenis 4 langkah. Mesin diesel 4
langkah bekerja bila melakukan empat kali
gerakan (dua kali putaran engkol) menghasilkan
satu kali kerja.
Gambar 2. Siklus mesin diesel 4 langkah
(Heywood, 1998)
Secara skematik, prinsip kerja mesin diesel
4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Langkah hisap (suction stroke)
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA
(titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah),
katup masuk (intake valve) membuka dan
katup buang (exhaust valve) tertutup. Udara
mengalir masuk ke dalam silinder.
2. Langkah kompresi (compression stroke)
Pada langkah ini kedua katup menutup,
piston bergerak dari titik TMB ke TMA
menekan udara yang ada dalam silinder
sehingga tekanan dan temperaturnya naik.
50 sebelum mencapai TMA, bahan bakar
diinjeksikan melalui nozzle dalam tekanan
tinggi.
3. Langkah ekspansi (power stroke)
Karena injeksi bahan bakar ke dalam
silinder yang bertemperatur tinggi, bahan
bakar terbakar dan berekspansi menekan
piston untuk melakukan kerja sampai piston
mencapai TMB. Kedua katup tertutup pada
langkah ini.
4. Langkah buang (exhaust stroke)
Ketika piston hampir mencapai TMB, katub
buang terbuka, katub masuk tetap tertutup.
Ketika piston bergerak menuju TMA sisa
pembakaran terbuang keluar ruang bakar.
Akhir langkah ini adalah ketika piston
mencapai TMA. Siklus kemudian berulang
lagi (Heywood, 1998).
Diesel bahan bakar ganda atau Diesel Dual
Fuel (DDF) adalah mesin standar diesel yang
ditambahkan bahan bakar lain pada masukan
udaranya dan penyalaan bahan bakar dilakukan
oleh semprotan solar yang disebut pilot fuel.
Secara sederhana bahan bakar cair atau gas
dapat dimasukkan dengan membuat lubang pada
masukan udara (intake manifold) mesin diesel
(Heywood, 1998). Tergantung dari jenis bahan
bakar yang ditambahkan, apabila jenis
liquid/cair yang digunakan seperti ethanol atau
methanol maka perlu dibuatkan karburator
seperti pada mesin bensin atau dipompa dengan
tekanan tertentu dan dikabutkan saat masuk ke
saluran udara masuk mesin diesel (Karim,
1983). Sedangkan untuk bahan bakar gas tidak
diperlukan lagi karburator karena bahan bakar
gas sudah mempunyai tekanan sendiri (Mansour
et al, 2001).
Solar (Diesel Fuel)
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
3
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
Solar atau diesel umumnya digunakan
sebagai bahan bakar untuk pembakaran pada
mesin-mesin diesel, baik mesin kendaraan
bermotor maupun mesin-mesin industri. Solar
diperoleh dari proses distilasi minyak mentah
pada suhu 200-300°C. Sifat umum solar yaitu
tidak berwarna atau sedikit kekuning-kuningan,
tidak mudah menguap pada temperatur normal,
memiliki kandungan sulfur yang lebih tinggi
bila dibanding dengan bensin dan kerosin.
Selain itu, solar juga memiliki titik nyala yang
jauh lebih tinggi, yakni antara antara 40-100°C.
Kualitas solar ditentukan berdasarkan
beberapa aspek meliputi; pembakarannya hanya
menimbulkan sedikit ketukan, mudah terbakar,
kekentalan,
kandungan
sulfur
(sekecil
mungkin), dan stabil (tidak berubah dalam segi
kualitas dan bentuk saat disimpan). Bahan bakar
ini dibedakan dari besarnya angka cetane, yaitu
angka
yang
menunjukkan
kemampuan
pembakaran serta kemampuan mengontrol
jumlah ketukan yang terjadi pada mesin.
Semakin tinggi angka cetane pada solar maka
semakin tinggi pula kualitas solar tersebut.
Umumnya, angka cetane pada solar yang
ditujukan sebagai bahan bakar mesin kendaraan
jauh lebih tinggi bila dibandingkan dengan
angka cetane pada solar untuk mesin-mesin
industri.
Liquified Petroleum Gas (LPG)
Secara umum, LPG merupakan salah satu
produk hasil penyulingan minyak mentah
berupa gas cair. Unsur utamanya berupa
hidrokarbon ringan, seperti propana (C 3H8),
butana (C4H10), serta terdapat juga sejumlah
kecil etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Dari
segi
penggunaannya,
LPG
umumnya
dimanfaatkan sebagai bahan bakar industri dan
rumah tangga. Bahkan, saat ini sudah ada
kendaraan bermotor yang telah menggunakan
gas terutama LPG sebagai bahan bakarnya.
Namun perlu juga diketahui bahwa,
sebelum LPG dipasarkan telah terlebih dulu
ditambahkan zat pembau (penambah bau) yaitu
senyawa merkaptan (ethyl mercaptan). Tujuan
penambahan senyawa merkaptan ini adalah
untuk mempermudah konsumen menyadari
apabila terjadi kebocoran gas. Jadi, bila tidak
ditambahkan zat tersebut maka akan sangat
beresiko menimbulkan bahaya, karena sifat dari
gas ini bila terlepas ke udara akan mudah
menyebar dan mudah terbakar.
Menurut spesifikasinya, LPG dibagi
menjadi 3 jenis yaitu LPG Campuran
(komposisi propana : 70-80%, butana : 2030%), LPG Propana (komposisi propana : 95%)
dan LPG Butana (komposisi butana : 97,5%).
Jenis LPG yang dipasarkan Pertamina adalah
LPG Campuran.
METODE
Metode yang digunakan pada penelitian ini
adalah pendekatan perekayasaan yang meliputi
perancangan dan pembuatan prototipe konverter
kit sistem membran serta melakukan pengujian
skala laboratorium terhadap konverter kit yang
telah dibuat untuk mengukur variabel yang telah
ditentukan.
Alat dan bahan yang digunakan dalam
pengujian :
Mesin diesel merk Dong-Feng tipe S1115M,
Tabung LPG ukuran 3kg (kondisi masih
terisi penuh),
Regulator LPG tekanan tinggi,
Katup pengatur aliran LPG,
Bahan bakar solar,
Konverter kit yang telah dibuat,
Selang gas,
Bejana ukur untuk menakar/mengukur
volume solar,
Digital timing tester untuk mengukur
putaran mesin,
Timbangan digital untuk mengukur berat
tabung LPG,
Stop-watch (pada HP) untuk mengukur
lamanya waktu pengujian/pengambilan data.
Skematik instalasi pengujiannya adalah
sebagai berikut :
Gambar 3. Skematik instalasi pengujian
konverter kit
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
4
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil rancangan konverter kit yang akan
dibuat adalah sebagai berikut :
Tabel 1. Laju aliran solar (tanpa konverter kit,
solar 100%)
Putaran mesin Laju aliran solar
No.
(rpm)
(liter/jam)
1
1000
0,55
2
1200
0,69
3
1400
0,83
4
1600
0,97
Tabel 2. Laju aliran solar dan LPG (dengan
konverter kit, dual fuel)
Putaran Laju aliran bahan bakar
No.
mesin
Solar
LPG
(rpm)
(liter/jam)
(kg/jam)
1
1000
0,39
0,45
2
1200
0,47
0,52
3
1400
0,53
0,64
4
1600
0,64
0,80
(a) Detail ukuran
(b) Pandangan isometrik
Pembahasan
Pada pembuatan prototipe konverter kit,
material untuk housing dipilih menggunakan
alumunium alloy karena material ini tahan
terhadap karat dan mudah untuk diproses
machining. Konverter kit ini nantinya akan
diaplikasikan pada mesin diesel kapal nelayan
yang kondisinya selalu berhubungan dengan
lingkungan laut (kadar salinitas tinggi) sehingga
material yang digunakan harus tahan terhadap
karat. Secara keseluruhan, dimensi prototipe
konverter kit yang dibuat adalah sesuai hasil
rancangan sebelumnya yaitu berbentuk silinder
bertingkat dengan diameter 80 mm dan panjang
60 mm.
Gambar 4. Rancangan konverter kit
Hasil pengujian konverter kit di
laboratorium menggunakan bahan bakar solar
dan LPG berupa putaran mesin (rpm), waktu
penggunaan bahan bakar solar tiap 50cc serta
berat tabung gas sebelum dan sesudah proses
pengujian. Waktu penggunaan bahan bakar solar
tiap 50cc kemudian dikonversi ke dalam satuan
liter/jam sedangkan hasil bagi antara selisih
berat tabung LPG sebelum dan sesudah proses
pengujian/ pengambilan data dengan lamanya
waktu pengujian dikonversi ke dalam satuan
kg/jam.
Pengujian dilakukan dengan dua kondisi
yaitu dengan menggunakan solar 100% dan
dengan sistem dual fuel (solar-LPG).
Gambar 5. Konverter kit yang telah dibuat
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
5
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
Gambar 6. Bagian-bagian pada konverter kit
Berdasarkan Gambar 6 dan 7, prinsip kerja
konverter kit yang telah dibuat dapat dijelaskan
sebagai berikut :
Saluran vakum dihubungkan dengan selang
gas ke intake manifold mesin diesel, di area
dekat dengan filter udara inlet. Pada saat
langkah hisap, udara dari luar akan terhisap
masuk ke dalam intake manifold. Pada saat
yang bersamaan, daya hisap dari mesin ini
juga akan mengakibatkan membran di
dalam katup vakum mengalami hisapan
sehingga pegas akan berdefleksi ke arah
datangnya hisapan tersebut.
Saluran inlet dihubungkan dengan selang
gas ke regulator LPG pada tabung LPG.
Pada saat saluran outlet pada konverter kit
terbuka, LPG yang sebelumnya sudah
mengisi ruang kosong pada konverter kit
akan mengalir melalui saluran outlet ini.
Saluran outlet dihubungkan dengan selang
gas ke intake manifold mesin diesel, di area
dekat dengan ruang bakar. LPG yang keluar
melalui saluran outlet konverter kit akan
bercampur dengan udara di area intake
manifold dekat ruang bakar. Kemudian
udara yang sudah bercampur dengan LPG
ini masuk ke dalam ruang bakar.
Jadi proses masuknya LPG ke dalam ruang
bakar mesin diesel bersamaan dengan
masuknya udara pada saat langkah hisap.
Setelah langkah hisap selesai, pegas di
dalam katup vakum pada konverter kit akan
kembali ke posisi awal sehingga lengan
membran juga akan kembali pada posisinya
yaitu menutup saluran outlet.
Berdasarkan data-data hasil pengujian
konverter kit di laboratorium, diperoleh grafik
sebagai berikut :
Gambar 8. Grafik hubungan putaran mesin
dengan laju aliran LPG
Gambar 7. Instalasi konverter kit pada mesin
diesel
Terjadinya hisapan terhadap membran ini
akan menggerakkan lengan membran
sehingga saluran outlet akan terbuka.
Dari grafik pada Gambar 8, terlihat bahwa
laju aliran LPG yang masuk ke intake manifold
semakin
meningkat
seiring
dengan
bertambahnya kecepatan putaran mesin. LPG
masuk ke dalam intake manifold bersama-sama
dengan masuknya udara. Pada langkah hisap,
piston akan bergerak dari titik mati atas (TMA)
ke titik mati bawah (TMB) sehingga ruang
pembakaran akan menjadi vakum karena
volumenya semakin besar akibat pergerakan
piston tersebut. Selain itu, katup masuk (intake
valve) juga terbuka sehingga udara dapat
terhisap mengalir melalui intake manifold
masuk ke dalam ruang pembakaran. LPG masuk
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
6
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
bersama udara melalui lubang naple pada intake
manifold. Semakin tinggi putaran mesin, maka
semakin tinggi frekuensi piston dalam
melakukan langkah hisap sehingga semakin
besar juga kuantitas atau laju aliran udara yang
masuk ke dalam mesin setiap satuan waktunya.
Begitu juga halnya dengan kuantitas atau laju
aliran LPG yang masuk bersama dengan udara.
Gambar 9. Grafik hubungan putaran mesin
dengan laju aliran solar
Dari grafik pada Gambar 9, terlihat bahwa
laju aliran bahan bakar solar semakin meningkat
seiring dengan bertambahnya kecepatan putaran
mesin. Dan konsumsi bahan bakar solar pada
saat menggunakan konverter kit (dual fuel) lebih
sedikit daripada tidak menggunakan konverter
kit (solar 100%). Hal ini menunjukkan bahwa
dengan penggunaan konverter kit untuk sistem
dual fuel mesin diesel dapat menghemat
konsumsi bahan bakar solar. Adapun besarnya
prosentase penghematan bahan bakar solar yang
diperoleh dalam pengujian konverter kit untuk
sistem dual fuel mesin diesel adalah sebagai
berikut :
Dari grafik pada Gambar 10, terlihat bahwa
prosentase penghematan bahan bakar solar pada
saat menggunakan konverter kit untuk sistem
dual fuel mesin diesel yang tertinggi diperoleh
pada saat putaran mesin 1400rpm. Dari empat
variasi kecepatan putaran mesin yang diujikan
skala laboratorium, rata-rata penghematan bahan
solarnya adalah sekitar 32,79%.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Konverter kit yang telah dibuat dalam
kegiatan penelitian/perekayasaan ini berbentuk
silinder bertingkat dengan dimensi total Ø80 x
60 cm. Material housing-nya menggunakan
alumunium alloy dengan tujuan agar tahan
terhadap korosi karena konverter kit ini
ditujukan untuk penerapan pada mesin kapal
nelayan yang selalu bersinggungan dengan
lingkungan air laut.
Dari hasil pengujian skala laboratorium
menunjukkan bahwa konverter kit yang telah
dibuat dapat berfungsi dengan baik dan mampu
mengalirkan LPG ke dalam mesin melalui
intake manifold. Laju aliran LPG cenderung
meningkat seiring dengan kenaikan kecepatan
putaran mesin. Dengan penerapan konverter kit
ini, dapat menghemat konsumsi bahan bakar
solar sekitar 32,79%.
Saran
Apabila
konverter
kit
ini
akan
diaplikasikan pada mesin diesel kapal nelayan
tradisional, nelayan tersebut perlu menyiapkan
baut M8 (diameter ulir 8 mm) untuk menutup
lubang bekas naple pada intake manifold pada
saat tidak menggunakan sistem dual fuel.
UCAPAN TERIMA KASIH
Terima kasih kepada Loka Perekayasaan
Teknologi Kelautan (LPTK) Balitbang KP,
Kementerian Kelautan dan Perikanan yang telah
mendanai kegiatan penelitian atau perekayasaan
ini menggunakan DIPA LPTK Tahun Anggaran
2015. Ucapan terima kasih juga ditujukan
kepada rekan-rekan perekayasa dan teknisi
litkayasa di LPTK yang telah membantu dalam
perancangan, pembuatan dan pengujian
konverter kit ini.
Gambar 10. Grafik hubungan putaran mesin
dengan prosentase penghematan
solar
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
7
p-ISSN : 2407 – 1846
e-ISSN : 2460 – 8416
TM - 010
Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek
DAFTAR PUSTAKA
Arismunandar, W., & Tsuda, K. 1993. Motor
Diesel Putaran Tinggi. Jakarta: PT.
Pradaya Paramita.
Ehsan, Md. & Bhuiyan, S. 2009. Dual-Fuel
Performance af A Small Diesel Engine for
Applications With Less Frequent Load
Variations. International Journal of
Mechanical & Mechatronics Engineering
9(10).
Heywood, J.B. 1998. Internal Combustion
Engine
Fundamentals.
Singapore:
McGraw-Hill Inc.
Jaelani, A. 2010. Pengaruh Penambahan LPG
sebagai Bahan Bakar Ganda (Dual-Fuel)
pada Mesin Diesel Jiandong (JD185NL)
Type Direct Injection Generator Satu
Silinder Terhadap Kinerja Mesin. Diambil
dari
http://digilib.mercubuana.ac.id/
manager/n!@file_skripsi/Isi218918955782
9.pdf
Karim, G.A., & Burn, K.S. 1980. The Dual-Fuel
Engine of The Compression Ignition Type –
Prospects, Problems and Solutions – A
Review. SAE Paper 831073.
Keputusan Menteri Perhubungan Nomor 64
Tahun
1993,
Persyaratan
Teknis
Pemakaian Bahan Bakar Gas Pada
Kendaraan Bermotor.
Mansour, C., Bounif, A., Aris, A., & Gaillard, F.
2001. Gas-Diesel (Dual-Fuel) Modeling in
Diesel Engine Environment. International
Journal Thermodynamics Science 40.
Mulyatno, I.P., Sisworo, S.J., & Panuntun, D.S.
2013. Kajian Teknis dan Ekonomis
Penggunaan Dual Fuel System (LPGSolar) pada Mesin Diesel Kapal Nelayan
Tradisional. Semarang: ejournal UNDIP
10(2). Diambil dari http://ejournal.undip.
ac.id/index.php/kapal/article/view/5124
Peraturan Presiden RI Nomor 5 Tahun 2006,
Kebijakan Energi Nasional.
Perbedaan Motor Bensin Dengan Motor Diesel.
2015. Diambil dari https://www.scribd.
com/doc/270876673/Perbedaan-MotorBensin-Dengan-Motor-Diesel
Produk Hasil Olahan Minyak Bumi. 2014.
Diambil dari http://www.prosesindustri.
com/2014/12/hasil-olahan-minyak-bumi.
Html
Sato, T. G., & Sugiarto, N. 1992. Menggambar
Mesin (Cetakan Kelima). Jakarta: PT.
Pradnya Paramita.
Utari, T. 2014. LPG Merupakan Bahan Bakar
Berupa Gas Yang Dicairkan (Liquified
Petroleum
Gasses).
Diambil
dari
https://www.scribd.com/doc/212386081/LP
G-Merupakan-Bahan-Bakar-Berupa-GasYang-Dicairkan
Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2016
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta , 8 November 2016
8